Approche de la résilience et perturbations des systèmes complexes

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Approche de la résilience et perturbations des systèmes complexes par une
évaluation globale
Global evaluation of the resilience and perturbations of complex systems
Véronique thomas-vaslin1 & frédéric jacquemart2
Thématique 3 : Ethique, décision et action
1- Dr. Véronique THOMAS-VASLIN, PhD Immunologie, chercheur au CNRS
Porteur du Réseau ImmunoComplexiT (RNSC), Comité de pilotage de l’ISC-PIF
Thématique de recherche : Immunologie de système-Modélisation de la complexité du
système immunitaire et des effets de perturbations.
Rattachement :UPMC-INSERM, UMRS959
Immunology, Immunopathology, Immunotherapy
83 BOULEVARD DE L'HOPITAL, PARIS, 75013, FRANCE
Email: [email protected]
2- Dr. Frédéric JACQUEMART docteur en médecine, docteur en sciences et licencié en
philosophie
Thématique de recherche : métamorphose culturelle et évaluation globale des technologies.
Rattachement : GIET (Groupe International d'Études Transdisciplinaires) (association)
Rue Josh Fox - Bedousses Bas 30450 Aujac
Email: [email protected]
Résumé
En tant qu’êtres vivants, nous intégrons des systèmes complexes macroscopiques et
microscopiques organisés qui s’entrelacent au cours du temps. La résilience aux perturbations
des systèmes complexes est une problématique majeure liée à l’historicité et la dynamique des
systèmes évolutifs et les contextes dans lesquels ils évoluent, et qui ne peut faire l’objet
d’évaluation réductionniste et causaliste. La réflexion transdisciplinaire et l’évaluation globale
devrait permettre d’enrichir les concepts pour aller vers une pensée complexe, acceptant
l’incertitude afin de mieux comprendre les propriétés d’organisation des systèmes et évaluer
les perturbations imprédictibles des systèmes complexes qu’ils soient aux échelles
biologiques, sociétales, écologiques ou climatiques.
Mots clés : évaluation globale, résilience, perturbations
Abstract
As humans and living beings we are integrated in complex microscopic to macroscopic
organized systems, which interlaced and interact together through time. The resilience to
perturbations of complex systems is related to the historicity and the dynamics of evolutive
systems, within the context of their evolution. This prevents to use causality and reductionism
to evaluate living systems. Trans-disciplinary interactions propose that global evaluation
could enrich the complex thought, to accept uncertainty, to understand the organisation of
systems, and to evaluate the effect of unpredictable perturbations impacting the world at the
level of biology, society, ecology and climate.
Key words : global evaluation, resilience, perturbations.

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De la complexité aux perturbations des systèmes complexes
La biosphère, les écosystèmes, les sociétés, les personnes et les systèmes biologiques sont des
systèmes complexes en interaction multi-échelles verticales et horizontales, présentant une
certaine résilience mais aussi une vulnérabilité intrinsèque. La biosphère et ses sous systèmes
présentant des milliards d’entités dans un espace grand mais pourtant limité (contexte de
finitude), avec des milliers de processus les mettant en interaction par des boucles de
régulations, sont trop complexes pour qu'il soit possible de prédire l'ensemble des réactions en
réponse aux activités humaines et notamment aux technologies nouvelles. Des phénomènes
aléatoires, des restrictions et l’historicité guident l’organisation globale des systèmes vivants
pour aboutir à une fonctionnalité cohérente. La perte d’organisation des systèmes complexes
au cours de perturbations et/ou de leur vieillissement, associée à la perte de fonctionnalité du
système (perte de résilience) représente un problème pour les différents niveaux d’échelles.
Relier les connaissances et la culture scientifiques, de la biologie, à la culture des sociétés et
de l’humanité demande de traverser les échelles de temps et d’espace et de faire abstraction
des entités en tant que telles pour se pencher davantage sur les processus évolutifs des
systèmes, de leur diversité, de leur contexte et des interactions dynamiques qui les lient. Des
processus locaux microscopiques (typiquement une épidémie par un agent infectieux),
peuvent influencer par percolation les décisions humaines, sociétales et économiques, dont les
décisions peuvent aussi influencer la biodiversité, nos modes de vies, notre stress, notre
métabolisme, notre santé et notre longévité. La relation entre biologie et humanisme est donc
directe bien que souvent les sciences traitant des aspects biologiques, écologiques, sociaux et
sociétaux soient séparées. Le système immunitaire occupe une place déterminante par la
complexité de son organisation et de ses relations, à la frontière de chaque « organisme »,
pour la décision et l’action de l’homme en tant qu’individu, et agit également au niveau
sociétal. S’il est difficile d’étudier les macrosystèmes tels que la biosphère ou les systèmes
écologiques ou sociaux, les systèmes biologiques microscopiques complexes et multi-
échelles, tels que le système immunitaire, peuvent représenter un objet d’étude approprié.
D’autre part comprendre la complexité de ce système vivant critique et chaotique (Thomas-
Vaslin, 2015) peut permettre d’approcher la complexité à d’autres niveaux, par exemple sur la
résilience des systèmes (Thomas-Vaslin, 2014). Les approches de la trace humaine et de la
trace du corps ont permis récemment d’aborder la trace du système immunitaire chez
l’humain (Thomas-Vaslin, 2017), à la fois issu de trace et constructeur de traces (Galinon-

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Mélénec, 2011, 2014). Sur ces bases on peut proposer des hypothèses sur l’évolution de la
diversité, la variabilité, le vieillissement et la résilience aux perturbations des populations dont
les propriétés pourraient traverser les échelles, et les tester.
Organisme et organisation
Un organisme vivant est caractérisé par une forme d’organisation complexe de populations
cellulaires hétérogènes et d’origines variées, qui permet la survie et la reproduction avec de
petites variations, dans un contexte évolutif, traverse le temps et les contraintes avec des
réponses, vues comme adaptatives par un observateur. L’autopoèise (Maturana, 2002;
Maturana & Varela, 1980) participe à cette auto-organisation qui permet à des entités
différentes de vivre ensemble, ce qui nécessite de l’énergie, engendre la production de
déchets, demande des réparations et donc réclame une distribution, communication,
coordination, synchronisation apparentes de tâches pour être la plus viable et adaptable
possible, à travers le temps et l’espace. L’être humain observe les traces de ce parcours
sélectif et en déduit des « fonctions » et « objectifs » des organismes qui ont survécu à la
sélection naturelle, qui sont le produit de la variation et sélection comme proposé par Darwin
(Darwin, 1859). Au niveau écosystème et social, on peut noter que les organismes ont co-
évolué pour former des holobiontes multi-génomiques. Ce sont des organismes
multicellulaires hébergeant un microbiote symbiotique nécessaire à la vie (Bordenstein &
Theis, 2015) et le système immunitaire est indispensable pour réguler les interactions et
compétitions entre ces cellules d’origines génétiques diverses et préserver la vie de l’individu.
L’agrégation de ces individus multicellulaires forme des sociétés, et au sein de la société
humaine des sous groupes tels des entreprises, dont à tous les niveaux les actions semblent se
coordonner pour assurer des fonctions. La comparaison des systèmes d’organisation peut
permettre de trouver des propriétés communes à ces systèmes complexes comportant des
dynamiques d’interactions multi-échelles et non linéaires et d’éventuelles sources de bio-
inspiration pour mieux comprendre le fonctionnement des organisations humaines, ou de leur
désorganisation et de leur vieillissement.
On peut concevoir que les propriétés structurantes et fonctionnelles complexes et leur
variations qui ont été sélectionnées au cours du temps permettent un avantage sélectif pour
l’ensemble de l’organisation. Cependant, les avantages ne sont pas nécessairement
transposables au niveau des entités primaires. Donc le niveau d’observation est critique pour
faire l’analyse du comportement des agents que l’on peut concevoir dans une modélisation

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qu’elle soit théorique, conceptuelle ou permettant des simulations. L’aspect d’échelle et de
l’observateur est important à considérer pour penser et appréhender les propriétés des
systèmes et concevoir éventuellement l’optimisation d’un système qu’il soit biologique ou
économique. L’efficacité du système immunitaire, système complexe cognitif est déterminant
de la santé des êtres vivants et de l’homme en particulier, ce qui se répercute au niveau des
décisions et actions humaines individuelles et collectives, des sociétés et du monde dans
lequel nous vivons. Conjointement les stress et les perturbations subies influencent le
comportement des sociétés, de l’homme et du système immunitaire l’homme sensible aux
variations environnementales. Cet aspect est important à notre échelle humaine, car selon les
types de sociétés, l’individu humain peu concevoir de préserver sa santé, longévité et celle de
ses proches alors qu’à un niveau d’échelle supérieur le choix peut être dicté de préserver la
société ou le rendement industriel globalement, au détriment de l’identité des individus qui la
constituent et de leur bien être. Le point de vue est donc discutable et à prendre en
considération dans les aspects de transposition d’échelle qui pourraient être faits afin de
préserver le bien être des humains.
Réponses aux perturbations
Savoir si, malgré les activités humaines, l'état de la biosphère et des systèmes écologiques et
biologiques restera compatible avec notre existence est une question majeure, pour laquelle il
est urgent de mobiliser une réflexion très large. La croissance de la puissance technique,
l’épuisement des ressources naturelles et l’augmentation sur-exponentielle des capacités
humaines à agir sur la nature, ou encore la propagation subite d’organismes tels des OGM
induit des modifications manifestes et inquiétantes appelant à envisager différemment les
impacts des perturbations et des techniques nouvelles sur l’évolution et l’effondrement
possible des systèmes complexes que nous composons. Les dynamiques chaotiques,
imprédictibles, des signes précurseurs de l’effondrement des systèmes écologiques et
changements globaux doivent être mieux étudiés, notamment les effets de seuil et de
basculements brutaux et irréversibles des systèmes complexes.
Un changement brutal dans un système, immunitaire, écologique ou social vont modifier les
aspects de compétitions, migration et l’organisation spatiale ou la transition des informations
entre les niveaux d’échelle. Les systèmes ne pourront absorber les variations qu’au cours du
temps et non de façon brutale. Les taux de régénération d’un système dépendent des
ressources et de leur renouvellement. Au travers des échelles écologiques et sociales, la

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dégradation du renouvellement et de l’abondance des ressources ou de la migration temporo-
spatiale peut donc influencer la robustesse et la résilience du système à absorber des chocs
(Anderies & Hegmon, 2011) en faisant des systèmes critiques plus sensibles aux conditions
de variations qualitatives ou quantitatives.
En effet, contrairement aux objets physiques, les objets biologiques changent leurs éléments
de régularité au cours du temps. Les trajectoires phylogénétiques et ontogénétiques des
organismes sont à voir comme des cascades de tels changements, de la reproduction cellulaire
à la réorganisation d'un écosystème et aux spéciations qui peuvent en suivre. Dans ce cadre,
l'historicité est au cœur de la détermination. Au caractère restrictif des contraintes, par
exemple sur la reproduction avec variation, il faut ajouter l'analyse de l'«enablement» la co-
constitution des trajectoires phylo- et onto-génétiques et de l'écosystème qui «rend possible»
la nouveauté, typiquement des nouveaux observables (Longo & Montévil, 2013). Le hasard
biologique ne se situe plus seulement à l'intérieur d'un espace de description pré-donné
comme en physique (un espace qui serait condition de possibilité pour le physico-
mathématique, disent les philosophes), mais au niveau de la constitution même de cet espace.
Il existe donc des conséquences scientifiques de cette originalité de la biologie (Longo &
Montévil, 2014).
Des visions simplistes à une évaluation globale : enjeux philosophiques,
anthropologiques et transdisciplinaires des systèmes complexes.
Face aux signaux alarmants de la crise globale – tensions sur les matières premières,
changement climatique, pollution généralisée, biotechnologies affectant différentes échelles,
altération de la biodiversité… – les technologies « vertes » sont présentées comme la solution
à tous nos maux. L’analyse systémique de ces innovations high tech met pourtant à mal les
promesses simplistes du modèle économique et industriel actuel et à venir.
La science occidentale tend à projeter des visions simplifiées sur une réalité inconnue,
réajustées en cas d'imprévu ou de catastrophe, et prend une ampleur nouvelle avec la biologie
moderne. La croyance méthodologique en la bienveillance du contexte est de nature
religieuse. Pour échapper à ce présupposé de providence nous insistons sur les voies de
construction de connaissance qui révèlent le fortuit et débouchent sur des visions pluralistes.
La société occidentale demande maintenant à ceux qu’elle missionne, dans tous les domaines
d’activité, de lui rendre des comptes – ce qui paraît très légitime –, mais en faisant de cette